可旋轉(zhuǎn)溫度傳感設(shè)備的制造方法
【專利說明】可旋轉(zhuǎn)溫度傳感設(shè)備
[0001]本申請(qǐng)是2013年5月10日提出申請(qǐng)的、發(fā)明名稱為“可旋轉(zhuǎn)溫度傳感設(shè)備(ROTATABLE TEMPERATURE SENSING DEVICE) ”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)第61/822，013號(hào)的非臨時(shí)專利申請(qǐng)，所述美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的全文以引用方式并入本文。
【背景技術(shù)】
[0002]本發(fā)明總體上涉及溫度傳感器，且更具體地講，涉及可在焊接操作期間使用的可旋轉(zhuǎn)溫度傳感設(shè)備。
[0003]焊接工藝越來越廣泛地用于各種工業(yè)和應(yīng)用中。這種工藝可在某些情形下自動(dòng)化，盡管大量應(yīng)用繼續(xù)存在以用于手動(dòng)焊接操作。在以上兩種情況下，這種焊接操作依賴于各種類型的裝備，才能確保在所需的時(shí)間將適當(dāng)量的焊接耗材(例如，焊絲、保護(hù)氣體，等等)供應(yīng)提供到焊縫。
[0004]焊接操作在各種不同材料(例如，金屬材料)上執(zhí)行。舉例來說，工件可由碳鋼或抗腐蝕合金(諸如，不銹鋼)形成。工件受熱的持續(xù)時(shí)間可被管理以獲得某些冶金特性。因此，工件上的焊接操作的質(zhì)量可取決于工件在焊接操作期間所承受溫度的時(shí)間歷程。不幸的是，可能難以在接縫上正進(jìn)行焊接操作時(shí)檢測(cè)接縫附近的工件的溫度。因此，可能難以確定工件在焊接操作期間所承受溫度的時(shí)間歷程。此外，工件可能會(huì)在焊接工藝期間旋轉(zhuǎn)，從而更難以確定溫度(例如，由于測(cè)量誤差，接觸工件的設(shè)備的磨損，等等)。此外，工件可能會(huì)在焊接工藝期間相對(duì)于溫度測(cè)量設(shè)備處于運(yùn)動(dòng)中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一個(gè)實(shí)施例中，溫度傳感設(shè)備包括第一末端。溫度傳感設(shè)備還包括第二末端。溫度傳感設(shè)備包括耦接第一末端和第二末端的軸。軸被配置成在操作期間一起旋轉(zhuǎn)第一末端和第二末端。溫度傳感設(shè)備還包括溫度傳感器，所述溫度傳感器設(shè)置于第一末端中，并被配置成通信地連接到外部設(shè)備，其中溫度傳感器被配置成提供工件溫度的指示。
[0006]在另一實(shí)施例中，溫度傳感設(shè)備包括具有溫度傳感器的可旋轉(zhuǎn)尖端。溫度傳感設(shè)備還包括電耦接到可旋轉(zhuǎn)尖端的溫度傳感器的靜止軸?？尚D(zhuǎn)尖端被配置成當(dāng)接觸運(yùn)動(dòng)的工件時(shí)相對(duì)于靜止軸旋轉(zhuǎn)。
[0007]在又一實(shí)施例中，溫度傳感設(shè)備包括可旋轉(zhuǎn)尖端，其中可旋轉(zhuǎn)尖端被配置成接觸工件?？尚D(zhuǎn)尖端由絕緣材料形成。溫度傳感設(shè)備還包括耦接到絕緣材料的熱傳導(dǎo)層。溫度傳感設(shè)備包括溫度傳感器，所述溫度傳感器被配置成檢測(cè)熱傳導(dǎo)層的溫度。溫度傳感器被配置成通信地耦接到外部設(shè)備。
【附圖說明】
[0008]當(dāng)結(jié)合附圖閱讀以下詳細(xì)說明時(shí)，會(huì)更好地理解本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)點(diǎn)，其中在整個(gè)附圖中，相同的標(biāo)記代表相同的部件，其中:
[0009]圖1示出了根據(jù)本公開的方面的焊接系統(tǒng)的實(shí)施例，所述焊接系統(tǒng)包括可由碳鋼或抗腐蝕合金形成的工件；
[0010]圖2是根據(jù)本公開的方面的可旋轉(zhuǎn)溫度傳感設(shè)備的實(shí)施例的橫截面圖；
[0011]圖3是根據(jù)本公開的方面的與旋轉(zhuǎn)管件一起旋轉(zhuǎn)的可旋轉(zhuǎn)溫度傳感設(shè)備的實(shí)施例的立體圖；和
[0012]圖4是根據(jù)本公開的方面的具有樞轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的可旋轉(zhuǎn)溫度傳感設(shè)備的實(shí)施例的橫截面圖。
[0013]具體實(shí)施例方式
[0014]本發(fā)明的實(shí)施例可用于在其處可檢測(cè)到一個(gè)或多個(gè)溫度的任何應(yīng)用中。舉例來說，圖1示出了弧焊系統(tǒng)10。如所描繪的，弧焊系統(tǒng)10可包括電源12，所述電源產(chǎn)生焊接電力并經(jīng)由導(dǎo)線管16將焊接電力供應(yīng)到電極14。在弧焊系統(tǒng)10中，直流(DC)或交流(AC)可與熔化電極或非熔化電極14 一起使用，以遞送電流到焊接點(diǎn)。在這種焊接系統(tǒng)10中，操作員18可通過定位電極14和觸發(fā)電流的開始和停止來控制電極14的位置和操作。如所圖示，焊接操作員18頭戴頭盔組件20。頭盔組件20包括頭盔殼22和鏡片組件24，所述鏡片組件24可被弄暗以防止或限制暴露于焊弧26所產(chǎn)生的光。
[0015]當(dāng)操作員18通過將來自電源12的電力施加到電極14來開始焊接操作(或諸如等離子切割的其他操作)，電極14與工件28(諸如，所圖示的管件)之間發(fā)出焊弧26。工件28可由碳鋼或抗腐蝕合金(諸如，不銹鋼)或其他金屬和合金(例如，鋁、鈦、鋯、鈮、鉭、鎳合金)形成。也可焊接或以其他方式連接(例如，通過攪拌焊接)非金屬工件28。因此，電極14和導(dǎo)線管16遞送足以在電極14與工件28之間產(chǎn)生焊弧26的電流和電壓。焊弧26熔融在電極14與工件28之間的焊接點(diǎn)處的金屬(基料和所添加的任何焊補(bǔ)材料)，藉此在金屬冷卻時(shí)提供接縫。焊接系統(tǒng)10可被配置成通過任何適當(dāng)技術(shù)(包括保護(hù)式金屬極弧焊(SMAW)(也就是，焊條焊)、氣體保護(hù)鎢極弧焊(GTAW)、氣體保護(hù)金屬極弧焊(GMAW)、藥芯焊絲弧焊(FCAW)、金屬極惰性氣體保護(hù)焊(MIG)、鎢極惰性氣體保護(hù)焊(TIG)、氣焊(例如，氧乙炔焊接)、亞弧焊(SAW)和/或電阻焊)形成焊縫?？梢宰⒁獾降氖?，保護(hù)氣體可用于某些應(yīng)用中，舉例來說，諸如GTAW、GMAff和FCAW。焊接期間所使用的波形可包括熔敷金屬控制(RMD)類波形、以及表面張力過渡(STT)、冷金屬過渡(CMT)。
[0016]總體上，本文所描述的技術(shù)使得能夠通過施加電源12所供應(yīng)的電力而在工件28上執(zhí)行某些操作(例如，焊接、切割、碾磨、感應(yīng)加熱、測(cè)試)。工件28可設(shè)置于工業(yè)設(shè)施(例如，工業(yè)廠房，船廠)中，但也可設(shè)置于住宅設(shè)施中，諸如，車庫(kù)或家里。工件28可包括可通過使用經(jīng)由電源12遞送的電力而得以焊接、切割、碾磨、感應(yīng)加熱或測(cè)試的管狀件(例如，管件)、平坦片材(例如，金屬或塑料片材和板材)、成角度的工件28 (例如，角鐵)或任何其他工件。
[0017]如下文所描述，可使用可旋轉(zhuǎn)溫度傳感設(shè)備來檢測(cè)(例如，感測(cè))施加到工件28上的熱。通過使用可旋轉(zhuǎn)溫度傳感設(shè)備，可檢測(cè)和/或監(jiān)控焊接應(yīng)用附近的工件28的溫度，以便確定焊接操作的質(zhì)量和/或控制正執(zhí)行的焊接操作的溫度?？梢宰⒁獾降氖牵@種可旋轉(zhuǎn)溫度傳感設(shè)備可用于需要溫度檢測(cè)的任何應(yīng)用，諸如焊接、切割、碾磨、感應(yīng)加熱、測(cè)試，等等。
[0018]圖2是可包括在系統(tǒng)10中的可旋轉(zhuǎn)溫度傳感設(shè)備的實(shí)施例的橫截面圖。如所圖示，工件28具有接縫30，在接縫30處將要執(zhí)行接合(例如，焊接)?？尚D(zhuǎn)溫度傳感設(shè)備32定位于接縫30附近，以在焊接接縫30之前、期間和/或之后檢測(cè)工件28的一個(gè)或多個(gè)溫度，和/或針對(duì)諸如感應(yīng)加熱的任何應(yīng)用檢測(cè)工件28的一個(gè)或多個(gè)溫度。舉例來說，在某些實(shí)施例中，可旋轉(zhuǎn)溫度傳感設(shè)備32可定位于距離接縫301到4英寸以內(nèi)?？尚D(zhuǎn)溫度傳感設(shè)備32包括可旋轉(zhuǎn)尖端34，所述可旋轉(zhuǎn)尖端耦接到靜止軸36。在可旋轉(zhuǎn)溫度傳感設(shè)備32的操作期間，操作員或支架可將靜止軸36保持在可旋轉(zhuǎn)尖端34能夠接觸到工件28的表面(例如，外表面、內(nèi)表面，等等)的位置處。因此，當(dāng)工件28旋轉(zhuǎn)時(shí)，可旋轉(zhuǎn)尖端34可沿工件28的表面旋轉(zhuǎn)，藉此保持與表面的接觸，以檢測(cè)工件28的溫度。此外，當(dāng)可旋轉(zhuǎn)尖端34旋轉(zhuǎn)時(shí)，靜止軸36并不旋轉(zhuǎn)。在某些實(shí)施例中，工件28可為基本上平坦的(例如，板材)或任何其他適當(dāng)形狀。在這種實(shí)施例中，可旋轉(zhuǎn)尖端34可被配置成相對(duì)于工件28的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)。
[0019]—個(gè)或多個(gè)滑動(dòng)環(huán)38實(shí)現(xiàn)可旋轉(zhuǎn)尖端34與靜止軸36之間的電連接。也就是，滑動(dòng)環(huán)38可以是實(shí)現(xiàn)信號(hào)從旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)到靜止結(jié)構(gòu)的傳輸和從靜止結(jié)構(gòu)到旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的傳輸?shù)臋C(jī)電設(shè)備。通過使用所述一個(gè)或多個(gè)滑動(dòng)環(huán)38，溫度數(shù)據(jù)可從可旋轉(zhuǎn)尖端34傳送到靜止軸36。在某些實(shí)施例中，可旋轉(zhuǎn)尖端34可包括所述一個(gè)或多個(gè)滑動(dòng)環(huán)38，且靜止軸36可包括一個(gè)或多個(gè)電接觸件(例如，電刷、液態(tài)金屬、導(dǎo)電塑料，等等)，諸如電接觸件37，以便利可旋轉(zhuǎn)尖端34與靜止軸36之間的電連接。在其他實(shí)施例中，可旋轉(zhuǎn)尖端34可包括一個(gè)或多個(gè)電接觸件，諸如接觸件39，且靜止軸36可包括一個(gè)或多個(gè)滑動(dòng)環(huán)38。
[0020]溫度傳感器40設(shè)置于可旋轉(zhuǎn)尖端34中，且定位成靠近可旋轉(zhuǎn)尖端34的表面41。因此，諸如當(dāng)可旋轉(zhuǎn)尖端34 (例如，帶有溫度傳感器40的末端)接觸工件28時(shí)，溫度傳感器40可檢測(cè)工件28的溫度。溫度傳感器40可為可提供對(duì)應(yīng)于溫度的指示的任何適當(dāng)設(shè)備。表示工件28的溫度的指示可包括信號(hào)，諸如電壓信號(hào)、電流信號(hào)、無線信號(hào)、磁信號(hào)，等等。另外或可替代地，指示可為一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)包，或可包括數(shù)字、文本或其組合的其他指示。舉例來說，溫度傳感器40可為熱電偶、電阻溫度檢測(cè)器(RTD)，和/或熱敏電阻器。溫度傳感器引線42提供溫度傳感器40與所述一個(gè)或多個(gè)滑動(dòng)環(huán)38之間的電連接。此外，一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線44提供所述一個(gè)或多個(gè)滑動(dòng)環(huán)38與溫度數(shù)據(jù)接收設(shè)備或諸如電源12的外部設(shè)備之間的電連接。外部設(shè)備可隨后提供工件28的溫度的視覺和/或音頻指示。舉例來說，可經(jīng)由顯示面板、經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)燈(例如，LED)、經(jīng)由蜂鳴聲、語(yǔ)音通知或其組合提供溫度讀數(shù)。外部設(shè)備可處理傳感器40所發(fā)射的信號(hào)或數(shù)據(jù)，并確定溫度是否處于適用于工件28上的操作(諸如焊接應(yīng)用、切割應(yīng)用、碾磨應(yīng)用、感應(yīng)加熱應(yīng)用、測(cè)試應(yīng)用，等等)的范圍。如果溫度超出所需范圍，那么外部設(shè)備可警告操作員18。
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